CN103604440A - 一种高精度里程计 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种高精度里程计，其包括转轴、外壳、阶梯安装座、轴承、磁钢、磁性编码器、电路板、微控器、电路接口和隔离环；一端装有磁钢的转轴穿过安装座阶梯底部，通过轴承固定在阶梯安装座内侧，阶梯安装座外侧套有外壳；轴承设置在轴肩和隔离环之间，隔离环固定在阶梯安装座上；安装有磁性编码器和微控器的电路板通过螺栓固定在阶梯安装座上；所述磁性编码器正对着磁钢；所述安装在外壳上的电路接口和电路板电连接。本发明采用10bit传感芯片，精度、分辨率高于同类型产品，且工作温度广泛；角度传感采用非接触式连接方式，无磨损，工作寿命长；里程计连接缝隙均设计有导电密封环不怕冲击、不怕油污，具有很强的环境适应能力。

Description

一种高精度里程计
技术领域
本发明涉及车载里程计设备领域，特别涉及一种高精度里程计。
背景技术
里程计是测量车辆行程及速度的装置，其主要通过测量机动车后轴转速实现里程计算，其实现技术方案有霍尔码盘、旋转变阻器、光电旋转编码器等。
霍尔码盘的原理为转动码盘上均匀分布着一些磁钢片, 磁钢片每经过霍尔传感器都会产生一个脉冲，通过脉冲计数、脉冲宽度测量实现对后轴转速的测量；转动码盘分布磁钢片越多分辨率越高，由于磁钢片尺寸限制，码盘分辨率提高很难，从而限制了这种方式的里程测量精度的提升。
旋转变阻器通过阻值变化反映旋转角度变化，原理简单但阻值随温变化，后级电路复杂，还存在触点摩擦损耗，寿命不长的缺陷；若采用高精度耐久性长的产品，则价格相当昂贵。
光电旋转编码器是当下比较流行的角度传感解决方案，其主要特点有精度高，数字量输出，寿命长、性价比高等；但是，光电编码器怕冲击、怕油污，温度环境适应能力差，一般在-10℃～+60℃内，不能满足里程计工作环境；而工作温度-40℃～+100℃，环境适应能力强的高可靠产品的价格又极其昂贵。
因此，以上里程计的技术实现方案均存在不足，人们急需一种精度适中，集成度高，信号输出丰富，电路简单，工作温度适应范围广，价格低廉的里程计。
发明内容
基于现有技术的不足，本发明要解决的问题是一种高精度里程计。
为解决上述技术问题，本发明提供一种高精度里程计，其包括转轴、外壳、阶梯安装座、轴承、磁钢、磁性编码器、电路板、微控器、电路接口和隔离环；一端装有磁钢的转轴穿过安装座阶梯底部，通过轴承固定在阶梯安装座内侧，阶梯安装座外侧套有外壳；轴承设置在轴肩和隔离环之间，隔离环固定在阶梯安装座上；安装有磁性编码器和微控器的电路板通过螺栓固定在阶梯安装座上；所述磁性编码器正对着磁钢；所述安装在外壳上的电路接口和电路板电连接。
作为本发明一种高精度里程计在一方面的改进：所述阶梯安装座和外壳之间设置有导电密封环，增强气密性电磁封闭性。
作为本发明一种高精度里程计在一方面的改进：所述电路板采用两面灌封，环境耐受能力强，可靠性高。
作为本发明一种高精度里程计在一方面的改进：所述电路接口和外壳之间设置有密封垫圈，增强气密性保护芯片。
作为本发明一种高精度里程计在一方面的改进：所述磁性编码器为AS5040；AS5040是微型磁性传感制造巨头奥地利Austria Microsystems公司生产的10bit可编程磁性旋转编码器，采用3.3V或5V供电，其角度分辨率为0.35°，工作温度-40℃～+125℃，敏感转速小于30000rpm，带串行数据输出和脉冲输出接口，可输出绝对式与增量式角度数据；因此，本发明精度高且具有很强的环境适应能力。
作为本发明一种高精度里程计在一方面的改进：所述微控器为ATmega8；ATmega8是ATMEL公司在2002年第一季度推出的一款新型AVR高档单片机。在AVR家族中，ATmega8是一种非常特殊的单片机，它的芯片内部集成了较大容量的存储器和丰富强大的硬件接口电路，具备AVR高档单片机MEGE系列的全部性能和特点。因此，本发明可以通过微控器内嵌软件完成对采集信息滤波、补偿等实时处理，并且能提供用户配置接口，用户通过结构能够设置按情况设置里程计刻度系数、增量脉冲输出形式和串行数据输出形式等数据。
与现有技术相比，本发明通过轴承稳固转轴，通过隔离环阻隔轴承外的灰尘油污侵蚀芯片，提高了里程计的工作稳定性；采用10bit传感芯片，精度、分辨率高于同类型产品，且工作温度广泛；角度传感采用非接触式连接方式，无磨损，工作寿命长；里程计连接缝隙均设计有导电密封环不怕冲击、不怕油污，具有很强的环境适应能力。
下面结合附图详细说明本发明,其作为本说明书的一部分,通过实施例来说明本发明的原理，本发明的其他方面、特征及其优点通过该详细说明将会变得一目了然。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1为本发明在一个优选实施例中的结构示意图；
图2为本发明的原理框图；
图3为本发明的测量电路两面示意图。
图1-3中附图标记的对应关系为：
1-转轴，2-外壳，3-导电密封环，4-阶梯安装座，5-轴承，6-磁钢，7-磁性编码器，8-电路板，9-微控器，10-电路接口，11-隔离环，12-轴肩，13-密封垫圈。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如图1所示，一种高精度里程计，其包括转轴1、外壳2、阶梯安装座4轴承5、磁钢6、磁性编码器7、电路板8、微控器9、电路接口10和隔离环11；一端装有磁钢6的转轴1穿过安装座阶梯4底部，通过轴承5固定在阶梯安装座4内侧，阶梯安装座4外侧套有外壳2；轴承5设置在轴肩12和隔离环11之间，隔离环11固定在阶梯安装座4上；安装有磁性编码器7和微控器9的电路板8通过螺栓固定在阶梯安装座4上；所述磁性编码器7正对着磁钢6；所述安装在外壳2上的电路接口10和电路板8电连接；所述阶梯安装座4和外壳2之间设置有导电密封环3；所述电路板8采用两面灌封；所述电路接口10和外壳2之间设置有密封垫圈13；所述磁性编码器7为AS5040；所述微控器9为ATMega8。
图2为里程计原理框图，测量电路由磁性编码器AS5040、微控器ATMega8、电源电路和接口电路组成。如图3所示，电路板8采用圆形设计，一面焊装磁性编码器7及其外围电路，另一面焊接微控器9最小系统与电源电路；
具体工作时，转轴1带动磁钢6旋转，磁性编码器7采集磁钢6旋转产生的磁路数据，传递给微控器9，经微控器9内软件处理后通过电路接口10将里程数据以脉冲形式送出；此外，里程计还可通过电路接口10接收外界命令，以调节设置里程计的工作模式及刻度因数，适应各类测量环境。
为了考核该里程计的实际使用效果，用其替代我所某型号定位定向设备装备的里程计进行了大量跑车试验。通过分析跑车试验数据，本发明获得的里程数据精度较原装备里程计有显著提高。目前高精度高可靠低成本里程计已经应用到我所某型号定位定向设备，获得比原方案更高的里程精度，有效降低了该产品的研制成本。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种高精度里程计，其特征在于：包括转轴（1）、外壳（2）、阶梯安装座（4）、轴承（5）、磁钢（6）、磁性编码器（7）、电路板（8）、微控器（9）、电路接口（10）和隔离环（11）；一端装有磁钢（6）的转轴（1）穿过安装座阶梯（4）底部，通过轴承（5）固定在阶梯安装座（4）内侧，阶梯安装座（4）外侧套有外壳（2）；轴承（5）设置在轴肩（12）和隔离环（11）之间，隔离环（11）固定在阶梯安装座（4）上；安装有磁性编码器（7）和微控器（9）的电路板（8）通过螺栓固定在阶梯安装座（4）上；所述磁性编码器（7）正对着磁钢（6）；所述安装在外壳（2）上的电路接口（10）和电路板（8）电连接。 
2.根据权利要求1所述的高精度里程计，其特征在于：所述阶梯安装座（4）和外壳（2）之间设置有导电密封环（3）。
3.根据权利要求1所述的高精度里程计，其特征在于：所述电路板（8）采用两面灌封。
4.根据权利要求1所述的高精度里程计，其特征在于：所述电路接口（10）和外壳（2）之间设置有密封垫圈（13）。
5.根据权利要求1所述的高精度里程计，其特征在于：所述磁性编码器（7）为AS5040。
6.根据权利要求1所述的高精度里程计，其特征在于：所述微控器（9）为ATMega8。
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